为什么中国火箭的火焰是橙色的?
中国的燃料是偏二甲肼(CH3)2N-NH2,氧化剂是四氧化二氮(N2O4)。因为N2O4受热分解成红色的二氧化氮(N2O4=2NO2),中国火箭发射时会冒出红烟。而四氧化二氮与偏二甲肼反应生成氮气、二氧化碳和水蒸气(CH3)2N-NH2+2N2O4=2CO2+4H2O+3N2,燃烧温度不高,不会产生大量烟雾。
国外的燃料是煤油,氧化剂是液氧,燃烧温度高。另外,煤油可能燃烧不完全,导致颗粒和水蒸气混合凝结,所以会产生大量的烟雾。
当然,国外也会使用液氢作为燃料,会产生更多的水蒸气,燃烧温度更高,所以也会产生大量的烟雾。
其他国家用的是固体燃料,大部分是高分子聚合物,化学成分和煤油差不多,所以也产生很多烟。
偏二甲肼-四氧化二氮燃料的优势在于,作为液体火箭燃料,偏二甲肼可以在常温下储存和使用,而四氧化二氮可以直接来源于硝酸厂(催化氧化得到的二氧化氮经过冷凝),价格便宜。但是偏二甲肼和四氧化二氮都是有毒的,中国发射Austar的时候就有人死了。因此,出于安全考虑,欧美国家已不再使用偏二甲肼。
煤油-液氧虽然没有偏二甲肼危险,但需要考虑如何在零下200度保存液氧,发动机部件需要预冷,避免突然接触低温推进剂后爆裂。同时,煤油价格昂贵,不适合商业发射。
液氢-液氧是最好的燃料,同样的燃料重量可以提供最大的推力,而且无污染。但是液氢和液氧价格昂贵,发动机技术复杂,难以掌握,而且两者都是低温燃料,挽救起来难度很大。液氢也需要防静电,避免爆炸。液氢和液氧推进剂的燃烧温度很高,喷管和导流板是一个严峻的考验,所以液氢和液氧一般是末级火箭的燃料。
当然,有些国家会使用固体燃料,因为这些国家的火箭来自弹道导弹。到目前为止,大部分弹道导弹的燃料都是固体燃料,既方便正常储存,又不影响导弹外壳(以前使用液体燃料的弹道导弹需要腾出燃料进行定期维护),但这对于现在列装发射的运载火箭来说太奢侈了。